复合材料成型模具工作模面缺陷检测和模板快速设计

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要复合材料具有高的比强度、比模量，以及良好的耐热、耐疲劳特性，作为一种重要的结构材料被广泛应用于航空制造领域。而复合材料成型模具作为复合材料构件制造的主要工艺装备，其设计水平在很大程度上体现了企业复合材料制造能力的高低。为有效地提高复合材料成型模具的设计效率和设计质量，本文对复合材料成型模具设计中的工作模面缺陷检测以及模板快速设计技术进行研究，主要的研究工作和研究成果如下：工作模面的缺陷分析与检测方法研究。工作模面的缺陷检测和修正对于提高模板设计质量意义重大。本文对工作模面缺陷的主要表现形式及其形成原因进行了分析和归类，并提出了基于曲

2、面离散的缺陷检测方法。该方法可以有效检测工作模面的常见缺陷，且避免了传统曲面缺陷检测方法中需考虑复杂的几何、拓扑的问题。工作模面等距方法研究。复合材料构件结构型式的多样性决定了复合材料成型模具工作模面形状的复杂多样，通过CAD软件提供的等距功能直接获得模板下表面比较困难。本文提出了一种基于离散点等距算法的工作模面等距方法，有效解决了采用等距方法创建模板下表面时的自交问题。该等距面采用了隐式函数表达并利用MC算法输出其等距网格曲面。具有不规则边界网格面的B样条曲面拟合研究。由于模具的工作模面通常具有不规则的边界，而不规则的边界对曲面拟合算法的可行性和曲面拟合质量有较

3、大影响。本文提出了一种基于变分隐式曲面的网格参数化方法，不但继承了凸组合参数化方法的效率高、一一映射的优点，此外通过构造新的网格面边界避免了凸组合参数化因固定网格边界导致的边界处网格变形较大的问题。基于上述参数化结果拟合得到的B样条曲面具有整体光顺性好、拟合精度高等优点。关键词：复合材料模具，缺陷检测，模板快速设计，曲面等距，网格参数化，变分隐式曲面，B样条曲面拟合I复合材料成型模具的工作模面缺陷检测与模板快速设计ABSTRACTCompositematerials,asakindofimportantstructuralmaterials,arewidelyus

4、edinthefieldofaircraftmanufacturingbyvirtueofitshighspecificstrengthandspecificmodulus,welltoleranttoheatandfatigue.Furthermore,thedesignlevelofcompositemoldwhichisthemainprocessequipmentsincompositepartsfabricationcouldreflecttheabilityofcompositemanufacturing.Toimprovethedesigneffic

5、iencyandqualityeffectively,thisthesisfocusontheprofilesurfacedefectdetectionandfastdesigntechnologyinvolvedincompositemolddesign.Andthemaincontentsandcontributionsofthethesisareasfollows:Researchondefectanalysisanddetectionfortheprofilesurfaceofmoldboard.Thisworkissignificanttoimprove

6、thedesignqualityofmoldboard.Firstly,themainmanifestationsandcauseswereanalyzedandclassified.Secondly,anapproachforprofilesurfacedefectdetectionbasedonsurfacediscretizationisproposed.Andsomecommondefectsinprofilesurfacecouldbeeffectivelycheckedbytheproposedmethodologywithoutregardtothe

7、difficultgeometryandtopologyquestionsinvolvinginsomeothersurfacedefectdetectionalgorithms.Investigationintoprofilesurfaceoffsetting.Duetothestructurediversityofcompositeparts,theshapeandstructureofcompositemoldprofilevariesalot.Asaresult,itisoftendifficulttooffsettheprofilesurfacedire

8、ctlyb